（国网冀北电力有限公司技能培训中心（保定电力职业技术学院） 河北保定 071051）
【摘要】近些年虚拟现实技术发展迅速，这项技术所体现出的优势越发明显，而将其应用到教学中也是必然趋势。特别是针对一些场地难以实现，实物危险性高的课程，优势更加明显。但是如何应用好虚拟现实技术，充分发挥它的优势，使得教学工作得到更大程度的提升，则是我们值得认真思考和研究的内容。本文就以变配电运行实训课程为例，分析研究了基于VR虚拟现实技术自主激励的高职教法。
【关键词】VR技术；虚拟现实；变配电运行；自主激励；
0引言
《变配电运行》课程是发电厂及电力系统专业、供用电技术专业的必修核心课程。通过本课程的学习使学生掌握变电站一次系统主接线及二次接线，掌握变电站开关、线路、主变、母线和旁路代路的运行监控和倒闸操作，事故分析处理等内容。但是变电站的电压电流很高，远远大于生活用电，十分危险。同时一个变电站的占地面积多则几万平方米，投资甚至需要上亿。这样的成本与代价，对于学校只是作为教学用途来说显然也是不可能实现的。如果与企业合作，去真实变电站进行实训，只能进行参观学习，无法操作否则将会影响供电。另一方面，高职院校的学生普遍学习基础一般，学习动力不足，特别是高职院校课程侧重于动手操作，若对于无操作的课程内容学生们的学习过程变会非常被动，无法达到良好的学习效果，所以只有提升信息化教学水平，充分运用教学手段，激发学生的自主学习意愿，真正实现《国家职业教育改革实施方案》中要求的培养高素质技术技能人才的目标。
本文以变配电运行课程为例，说明了目前高职院校学生在自主学习方面存在的问题，VR虚拟仿真技术虚拟现实技术的特点与优势以及基于VR虚拟现实技术自主激励的高职教法的探讨。
1高职学生自主学习现状
1.1学生自主学习现状
有调查显示[1]，目前大学生认为影响自主学习的首要内在因素是兴趣，首要外在因素是课程内容安排。在日常的教育工作中，我们确实深有体会，很多学生们在学习使用手机或者是玩游戏的过程中，即使付出大量的时间和努力都是十分积极主动的，归根到底还是因为兴趣所致，我们的教学大多数无论从教材，教法到内容安排都不够生动有趣。调查中还显示，除了影响因素外，自主学习材料的准备和结果监控也存在是诸多问题，也就是说，想学也不知道学什么，学或者不学也没有及时的效果展示。这不得不使我们再次联想到游戏，几乎在任何一款游戏中，都包括教程环节，以最小的操作为步骤手把手提示训练学习，即使看上去再复杂的游戏也没有学不会的孩子。同时游戏中必然要包括排名、积分等无时无刻不在记录中的评价环节，极大的刺激了玩家的热情，而这些是否可以引入教学呢。
1.2学校自主学习激励现状
学校的对于自主学习和学习的激励方式几乎是一样的，总的来说就是要求一个最终的结果考试成绩。以最终的课程成绩作为激励，进一步包括奖学金，各种荣誉，树立模范榜样等，然而这些在学习过程中的激励是有限的，调查中也显示，对于学习的硬件设施，各种奖励评定的公平性都在很大程度上打压了学生们的学习动力。所以学校应该围绕激励，从学习本身入手，把培养人才作为最重要的环节。
2VR虚拟仿真技术虚拟现实技术的特点与优势
2.1VR虚拟仿真技术的特点
VR是英文单词Virtual Reality的缩写，意思是虚拟现实技术。它是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。VR的优点在于提供空间场中的交互，营造沉浸式的感官，能将相对抽象复杂的内容可视化、形象化。VR训练场和实验台就是在虚拟世界中构建出实验场所来供学习者进行活动与操作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使用 VR 可以为各级学校的学生提供身临其境的多感官的体验，比起传统的讲课、字卡图卡、或教科书等方法更有效。
2.2 本课程应用的VR虚拟仿真技术的功能
变电站虚拟仿真系统采用先进的仿真支撑技术、仿真建模技术，建立变电站一次系统、二次测控系统、保护系统、自动装置系统的全物理、全过程的精确数学模型，逼真的模拟变电站各种运行工况和各种故障现象。再结合VR技术能够进行变电站室外仿真行走巡视，展现典型缺陷（比如接头发热、电晕、刀闸不到位等）和正常状态（停电、带电、备用、检修状态等）。学生们可以在VR眼镜中近距离观察变电站每种设备的外观、铭牌，接线方式以及内部结构。通过手势操作完成变电站电气倒闸操作、安全技术措施的布置和就地检修典型动作。进行拉合隔离开关操作，无需制造整个隔离开关，只需制造把手和开关通过传感装置和仿真，使人即可以体验到如何真实的控制操作又可以看到虚拟的逼真隔离开关开合过程。能够进行 10kV 配电设备的倒闸操作、巡视。例如负荷数据巡视、小车开关的开断与检修。能够进行 2 人或 2 人以上的协同作业。2,3 人一组。其余 40 多人能够在同一虚拟环境中看到工作小组的场面。
3基于VR虚拟现实技术自主激励的高职教法的探讨
3.1虚拟师徒式亲身演示
在教学工作中，有这样一种现象就是单独为某个学生进行讲解和演示时，他立刻就明白了，但是面对几十名学生进行讲解却往往效果大大折扣。而中国传统的师带徒模式效果也要好于班级授课。基于VR虚拟现实技术，我们可以实现这种学习。在软件中，由教师编写了学习内容，由虚拟机器人教师去监督学生执行，系统显示一步操作方法，学生做一步，做对后方可进入下一步，无限次地可以重复学习，真正做到了师徒制，自主性。
3.2分角色合作充分互动
分角色是一种非常有利于学生们全身心投入，并且自主学习的方式。但是在普通教学中，该方法更多的是停留在理论或者是展示，因为场地，时间，人数，教师配备等诸多因素影响，并不能实现经常性地实施。特别是对于分完角色后的合作效果也难以监督保障。但是在我们虚拟技术软件中可以实现，多名学生在登陆进入学习环境之前选择角色，进入之后，按照系统提示，相关操作和行为直接受到约束和指导，同时有与小组中其他成员界面相通，共同完成一个项目，在互动和限制中既学习了能力又提高了职业素养。
3.3虚拟与真实结合
如果把学生需要掌握的和完成的每个操作环节看做是游戏闯关的话，那么每一关如何更容易地闯过，那就需要攻略。这个攻略归根到底还是知识点，是需要学生通过阅读，计算，记忆，推导等传统的学习方法获得的。单纯地沉浸于虚拟世界并不足够。所以这就需要教师提前或者通过经验来预判和准备好“攻略包”，提前“放置”在需要的地方，并不要主动讲解，而是要在学生们做不下去的时候，为他们提供寻找渠道，让学习者自主发现自主学习，当然这种攻略包也许就是一段教师讲解的视频，但是自己找来的学习一定比被动的更具效率。
3.4建立实时评价评论机制
借鉴网络游戏模式以及与学生交流研究，发现及时评价对于教学激励十分重要。在变配电运行课程中，借助软件开发，我们成功建立起了实时评价评论机制。不同于传统的教师口头书面的评价，该系统可以使学生和老师随时查看自己或者是其他同学的积分和排名，在学习过程中的任何一点一滴的小成就都会被准确及时的进行分值和等级的积累，即打消学生对打分公平的质疑，也极大的激发了学生的好胜心和学习的自主性。同时该系统还可以让学生互相之间进行评论点赞，很有趣味性
【参考文献】
[1] 李福生，邱冠文，吕春艳. 现实与展望：虚拟项目化实践教学与大学生自主学习激励机制研究[J]. 教育教学论坛, 2016. 3-12
论文作者:程序,袁卫华
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/30
标签：虚拟现实论文; 变电站论文; 技术论文; 操作论文; 学生论文; 自主学习论文; 系统论文; 《当代电力文化》2019年第12期论文;